專利名稱：一種復(fù)合材料巖心筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油鉆井取心工具產(chǎn)品。
本發(fā)明以前，石油鉆井取心工具中，巖心筒通常是采用無縫合金鋼管制成。內(nèi)表面比較粗糙，尤其是存放或使用一段時間后，長期的腐蝕、氧化使得內(nèi)表面更加粗糙，盡管可以進(jìn)行防銹耐腐蝕處理，但均不能從根本上解決問題，因而巖心與巖心筒之間摩擦力較大，巖心進(jìn)筒困難，不利于取心質(zhì)量的進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的目的是為了從根本上降低巖心與巖心筒之間的摩擦力，減少巖心進(jìn)筒阻力，提高取心工具性能和取心質(zhì)量以及巖心筒的抗腐蝕能力。本發(fā)明采用尼龍作復(fù)合基體材料，加入體積百分含量為0～25％預(yù)先偶聯(lián)處理的普通或高強高模量玻璃纖維層[2]進(jìn)行預(yù)應(yīng)力脹拉，在真空蒸餾狀態(tài)下脫水加入1～2‰的堿金屬助催化劑，1～15‰的聚異氰酸脂膠聚合劑等添加劑材料離心澆注復(fù)合而成。尼龍基體材料的單體為己內(nèi)酰胺，玻璃纖維層[2]是為了提高整體管材的拉伸強度、穩(wěn)定性等綜合機(jī)械性能并按一定的方式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力脹拉以控制管體的線脹系數(shù)。堿金屬是影響控制聚合反應(yīng)速度的助催化劑，聚異氰酸脂膠是聚合反應(yīng)的聚合劑。
本發(fā)明上述目的是這樣解決的將己內(nèi)酰胺置于熔料釜中進(jìn)行化料，化料后置于真空反應(yīng)釜中140℃溫度條件下真空蒸餾脫水，置一定時間(10～15分鐘)后加入1～2‰的堿金屬添加劑材料再真空脫水10～20分鐘，真空脫水完畢，將聚異氰酸脂膠同化料液混合均勻快速澆入預(yù)先高溫預(yù)熱(160～180℃)、并在模具內(nèi)脹拉玻璃纖維層[2]的鋼制模具中進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)15～25分鐘直至完全聚合成型。模具轉(zhuǎn)速根據(jù)筒體[3]外徑及壁厚要求控制在150～720轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)，同溫度條件下保溫處理等壁厚小時數(shù)消除內(nèi)應(yīng)力。玻璃纖維層[2]用長絲采用不同經(jīng)緯比組合方式編制成纖維布或筒，根據(jù)所成管的綜合機(jī)械性能要求選擇體積百分含量和經(jīng)緯比組合方式。復(fù)合材料巖心筒體[3]兩端有按實用需要而進(jìn)行一定齒形設(shè)計或支口柱面設(shè)計同管體直接澆注一次成型的外螺紋或支口，相互之間采用與筒體[3]外螺紋或支口相配合的圓柱體連接接頭[1]連接以滿足長度需要。
說明書附圖圖1一種復(fù)合材料巖心筒主視圖


1.連接接頭 2.玻璃纖維層 3.復(fù)合材料巖心筒體現(xiàn)結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述根據(jù)長度和性能要求將玻璃纖維層[2]進(jìn)行偶聯(lián)和預(yù)先預(yù)應(yīng)力脹拉預(yù)處理。將預(yù)先加工好的鋼制雙瓣組合絲扣模具或支口柱面模具同特制長臥式離心機(jī)鋼制管模整體定位固定。鋼制管模端部和中間均采用均勻周向可調(diào)式定向支承，通過上下端蓋設(shè)有的升溫加熱管加熱至180～220℃。按所需壁厚及長度要求，將定量己內(nèi)酰胺單體熔化后進(jìn)行140℃溫度條件下真空蒸餾脫水。脫水反應(yīng)過程中加入定量堿金屬等添加劑。脫水完畢將混合液同聚異氰酸脂膠混合，攪拌均勻，快速注入模具內(nèi)進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)直至完全聚合脫模。這樣筒體[3]兩端形成與鋼制雙瓣組合絲扣模具或支口柱面模具相一致的外螺紋絲扣或支口柱面，通過與筒體[3]成型相配合的圓柱體連接接頭[1]相互連接，直至所需長度要求。在150℃以內(nèi)的溫度條件下，下井進(jìn)行取心作業(yè)實現(xiàn)取心目的和實現(xiàn)長距離管道不同介質(zhì)輸送目的。
本發(fā)明的復(fù)合材料巖心筒體[3]是采用尼龍為基體，一定體積百分含量的普通或高強高模量玻璃纖維層[2]加強并加入少量的其它添加助劑復(fù)合離心澆注成型。該筒體[3]兩端有直接澆注一次成型的外螺紋絲扣、支口柱面，相互之間采用有與筒體[3]成型絲扣或支口相配合的圓柱體連接接頭[1]連接。所形成的復(fù)合材料巖心筒表面光滑，摩擦系數(shù)低，長期耐腐蝕，能有效地降低巖心進(jìn)筒阻力，進(jìn)一步提高取心工具性能。而且重量輕，成本低，可大大降低取心工具成本，還可緩解鋼材供需矛盾。
本發(fā)明所需設(shè)備簡單，設(shè)備利用率高，方便易行，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，無任何污染和三廢處理。不僅廣泛適用于石油鉆井取心作業(yè)及同類型施工作業(yè)；更重要的是能廣泛應(yīng)用于液-固兩相流管道輸送以及氣管線輸送，節(jié)能、節(jié)材和降耗。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料巖心筒，其特征在于復(fù)合材料筒體以尼龍為基體材料，加入體積百分含量0～25％預(yù)先偶聯(lián)處理的普通或高強高模量玻璃纖維層[2]，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力脹拉，在真空蒸餾狀態(tài)下脫水加入1～2‰的堿金屬助催化劑，1～15‰的聚異氰酸脂膠聚合劑等添加劑材料離心澆注復(fù)合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料巖心筒，其特征是筒體[3]兩端可直接澆注一次成型的外螺紋或支口，相互之間采用與筒體[3]外螺紋或支口相配合的圓柱體連接接頭[1]連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料巖心筒，其特征是玻璃纖維層[2]用長絲采用不同經(jīng)緯比組合方式編制成纖維布或筒，根據(jù)所成管的綜合機(jī)械性能要求選擇體積百分含量和經(jīng)緯比組合方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料巖心筒，其特征是連接接頭[1]根據(jù)需要可采用鋼制內(nèi)螺紋或高分子復(fù)合材料內(nèi)螺紋或支口柱面形式與筒體[3]實現(xiàn)絲扣連接、套接或膠粘連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料巖心筒，其特征在于所述離心澆注是在特制長臥式離心機(jī)設(shè)備中，模具管模端部和中間均采用周向可調(diào)式定向支承；上下端蓋設(shè)有升溫加熱管以控制模具溫度；模具旋轉(zhuǎn)采用調(diào)速電機(jī)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料巖心筒。它以尼龍為基體材料，加入預(yù)先偶聯(lián)處理和脹拉的玻璃纖維層增強材料、堿金屬助催化劑、聚異氰酸脂膠聚合劑等輔助材料離心澆注復(fù)合而成。該巖心筒管材可根據(jù)直接澆注成型的外螺紋絲扣或支口實現(xiàn)絲扣、套接、膠粘連接。其強度高，質(zhì)輕，價廉，耐磨耐腐蝕。不僅在取心作業(yè)中有效提高取心工具性能，降低取心工具成本，而且可廣泛用于液-固兩相流或氣管道輸送，達(dá)到節(jié)能降材降耗目的。
文檔編號E21B25/00GK1139176SQ95108018
公開日1997年1月1日 申請日期1995年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月21日
發(fā)明者楊玉坤, 王健軍, 綦耀光, 孔凡亮, 童子林, 崔學(xué)政 申請人:勝利石油管理局鉆井工藝研究院